Anzeigegeräte - Displays. Displays

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1 Displays Aufbau und Funktionsweise von LCDs Die TFT-LCDs bestehen aus sehr dünnen Schichten mit flüssigen, langgestreckten Kristallmolekülen. Bei fehlender Spannung (= ungeschalteter Zustand ) sind die Kristallmoleküle wendeltreppenförmig zwischen der Frontglasscheibe und der rückwärtigen Glasscheibe angeordnet. Dadurch wird das einfallende polarisierte Licht (die Lichtwellen schwingen also nur in eine Richtung) im Flüssigkristall um 90 gedreht. Bei angelegter Spannung (man sagt: der Kristall ist geschaltet ) werden die Kristallmoleküle ausgerichtet und bewirken keine Drehung des polarisierten Lichtes. Das nicht gedrehte Licht kann die hintere Polarisationsscheibe nicht durchdringen. Damit ist es möglich den Lichtdurchgang elektrisch zuzulassen oder zu verhindern. Hinter den Flüssigkristallen wird eine Lichtquelle betrieben und über Farbfilter werden rote, grüne und blaue Lichtpunkte erzeugt. Diese sind gleichmäßig über die Displayfläche verteilt. Die Farbauflösung beträgt z. B = unterschiedliche Farben. Die Schaltmöglichkeit wird beim TFT-Display so ausgenützt, dass für jeden Bildpunkt eine Flüssigkristallzelle (TN-Zelle für Twisted- Nematik = gedrehtes Stäbchen) durch einen Transistor steuerbar in einem Rasterfeld angeordnet ist. Die Bildpunktgröße beträgt z. B. 0,33 mm x 0,33 mm. Dies ergibt bei einem 15 Monitor 1024 x 768 Bildpunkte mit jeweils drei Farb-Unterpunkten. Im Unterschied zum CRT kann man mit der Grafikkarte des Computers die Bildschirmzeilenzahl nicht beeinflussen. Bei TFTs wird immer die tatsächlich sichtbare Bildschirmdiagonale in Zoll angegeben. Daher entspricht ein 15 (17 ) TFT-Display grob gesagt einem 17 (19 ) Röhrenmonitor. Neben den TFT-LCDs gibt es noch DSTN-LCDs: DSTN-LCD zeilen und spaltenweise Ansteuerung kontrast- und farbarm einfache, günstige Herstellung TFT-LCD jedes Pixel wird einzeln angesteuert kontrastreich und farbintensiv aufwändige, teure Herstellung Seite 1

2 PDP-Displays Bei den Plasma Display Panels (PDP) ist jeder Bildpunkt ein selbstleuchtendes Element. Dabei wird Phosphor zum Leuchten angeregt und zwar jeweils in einer der drei Grundfarben rot, grün oder blau. Das Plasmadisplay besteht aus zwei parallelen Glasscheiben mit geringem Abstand zueinander. Auf der jeweiligen Innenseite haben sie ein sich überkreuzendes metallisches Streifengitter mit Elektroden in den Kreuzungspunkten. Zur Bildpunkterzeugung wird Spannung an ein Streifenpaar angelegt. Am Kreuzungspunkt findet dann eine Entladung statt und erzeugt so lange UV- Strahlung bis über einen Löschimpuls die Entladung gestoppt wird. Die UV-Strahlung wird über fluoreszierenden Phosphor in sichtbares Licht in den Farben rot, grün und blau umgewandelt (ähnlich wie in Leuchtstofflampen). PDP-Displays sind besonders für den Einsatz bei CAD-Anwendungen vorgesehen. Touch-Screens Berührungssensitive Bildschirme ermöglichen die Daten- und Signaleingabe ohne den Einsatz von Maus und Tastatur. Dies ist beispielsweise an öffentlich zugänglichen Terminals wichtig. Bei Touch-Screens mit Widerstandsschicht befindet sich auf der Bildschirmoberfläche z. B. eines TFT-Displays eine transparente Widerstandsbeschichtung und darüber, durch Isolierpunkte getrennt, eine wiederum transparente Schicht mit leitfähigem Kunststoff. Bei Berührung bekommt die leitfähige Kunststoffschicht Kontakt zur Widerstandsschicht und schließt damit einen x-stromkreis und einen y-stromkreis. Anhand der Widerstände dieser beiden Stromkreise können die Berührungskoordinaten bestimmt werden. Die Auflösung der Berührpunktpositionen liegt derzeit bei etwa Berührpunkten pro inch (=Zoll = 2,54 cm) bei einer Transparenz der Berührschicht von 75%. Seite 2

3 Aufgaben 1. Recherchieren Sie die Bedeutung der Abkürzungen TFT-LCD und DSTN-LCD. 2. Überlegen Sie warum an Grafikarbeitsplätzen häufig noch keine TFT-LCDs sondern herkömmliche Röhrenmonitore eingesetzt werden. 3. Warum wird bei TFT-Bildschirmen die Bildwiederholfrequenz nicht angegeben? 4. Welche Vor- bzw. Nachteile hat ein TFT-Display gegenüber einem CRT-Monitor? 5. Auf welchen Funktionsprinzipien beruhen Flachbildschirme? 6. Erklären Sie wie bei einem Touch-Screen mit Widerstandsschicht die Berührposition erkannt wird. Seite 3

4 Lösung 1. Recherchieren Sie die Bedeutung der Abkürzungen TFT-LCD und DSTN-LCD. TFT-LCD: DSTN-LCD: Thin Film Transistor Liquid Crystal Display Dünn-Film Transistor Flüssigkristall-Anzeige Double Supertwisted Nematic Liquid Crystal Display 2. Überlegen Sie warum an Grafikarbeitsplätzen häufig noch keine TFT-LCDs sondern herkömmliche Röhrenmonitore eingesetzt werden. CRTs bieten eine Farbtiefe von 2 24 =16,7 Mio. Farben während bei TFT-LCDs gerade einmal 2 18 = Farben üblich sind. Gerade an Arbeitsplätzen wo es auf die Farbtreue der Wiedergabe besonders ankommt sind daher CRTs die erste Wahl. 3. Warum wird bei TFT-Bildschirmen die Bildwiederholfrequenz nicht angegeben? Um ein dauerhaftes Bild zu erhalten muss jede Flüssigkristallzelle nur einmal dauerhaft angesteuert werden. Erst wenn das entsprechende Pixel seine Farbe oder Intensität ändert muss die Ansteuerung verändert werden. Beim CRT wird dagegen jedes Pixel kontinuierlich erneut zum leuchten gebracht. 4. Welche Vor- bzw. Nachteile hat ein TFT-Display gegenüber einem CRT-Monitor? Vorteile: - geringe Einbautiefe bei großer Bildfläche und geringem Gewicht - geringe elektrische Leistungsaufnahme (--> im Dauerbetrieb geringere Betriebskosten) - stets flimmer- und verzerrungsfreie Darstellung - attraktives Design - unempfindlich gegen Störfelder - Emissionsfrei Nachteile: - winkelabhängige Darstellung: Farben erscheinen bereits bei relativ geringen Abweichung von der senkrechten Draufsicht verfälscht - kleine Farbtiefe - vorgegebene Auflösung - evtl. höhere Anschaffungskosten - längere Reaktionszeit Seite 4

5 5. Auf welchen Funktionsprinzipien beruhen Flachbildschirme? TFT: Die Hintergrundbeleuchtung ist dauerhaft eingeschaltet. Nur wenn ein Pixel erscheinen soll wird die Spannung am entsprechenden Pixel abgeschalten, die Flüssigkristalle liegen wendeltreppenförmig und lassen das Licht durch. PDP: Soll ein Pixel dargestellt werden so muss der entsprechende Bildpunkt einmalig angesteuert ( gezündet ) werden. Er leuchtet nun so lange bis ein Löschimpuls gegeben wird. 6. Erklären Sie wie bei einem Touch-Screen mit Widerstandsschicht die Berührposition erkannt wird. Durch die Berührung entsteht ein Kontakt zwischen der Kunststoff- und der Widerstandsschicht. womit zwei Stromkreisläufe geschlossen werden. Über Auswertung der Widerstände in den Stromkreisen wird die Berührposition ermittelt. Seite 5